JPH07223874A

JPH07223874A - キャスタブル耐火物

Info

Publication number: JPH07223874A
Application number: JP6016878A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiko Fujii; 一彦藤井; Takashi Matsunaga; 隆志松永; Tomoyuki Yubihara; 友幸指原; Takeshi Matsui; 剛松井
Original assignee: Kurosaki Refractories Co Ltd; Nippon Steel Corp
Current assignee: Kurosaki Refractories Co Ltd; Nippon Steel Corp
Priority date: 1994-02-10
Filing date: 1994-02-10
Publication date: 1995-08-22
Anticipated expiration: 2019-03-31
Also published as: JP3514393B2

Abstract

(57)【要約】【目的】溶融金属処理用の浸漬管やランスパイプのラ
イニングのような外張り材を形成するのに好適な高耐食
性の維持と共に耐スポーリング性に優れたキャスタブル
耐火物の提供。【構成】粒子径が０．２ｍｍ以下の粒度のマグネシア
クリンカーを１〜２０重量％と、粒子径が２０μｍ以下
の活性マグネシア０．３〜５重量％と、シリカフラワー
０．１〜１重量％と、難溶性リン酸塩を０．５〜５重量
％とを含み、残部にアルミナ質原料及び又はスピネル質
原料の耐火骨材を含有してなる。アルミナセメントを使
用していないため、高温時にセメント中のＣａＯ成分に
由来する過焼結現象が抑制され、耐スポーリング性が向
上する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、溶融金属処理用の浸漬
管やランスパイプのライニングのような外張り材を形成
するのに好適なキャスタブル耐火物に関する。

【０００２】

【従来の技術】鉄鋼、非鉄金属分野で溶融金属の精錬処
理のためのＤＨ，ＲＨ炉に使用される浸漬管やランスパ
イプは、その構造の複雑さと施工性の点からキャスタブ
ル耐火物による流し込み施工によって製造されている。

【０００３】この用途のためのキャスタブル耐火物は、
高温の溶融金属に繰り返し浸漬されるために、優れた耐
スポーリング性と同時に高い耐食性を有することが要求
される。

【０００４】従来から、かかるキャスタブル耐火物に
は、通常、多量のアルミナセメントが用いられているた
めに、８００〜１０００℃付近の焼結開始前の温度域、
いわゆる中間温度域ではセメント水和物の脱水に伴う強
度劣化を生じたり、高温時にはセメント中のＣａＯ成分
が液相を生成し著しい焼結の進行、いわゆる過焼結現象
を呈していた。過焼結を生じると、弾性率の大幅増大に
よる耐スポーリング性の低下が引き起こされる。とく
に、浸漬管やランスパイプのように、繰り返し加熱と冷
却を受ける使用条件では、稼働表面の過焼結部における
亀裂発生および中間温度域における低強度部と稼働表面
の過焼結部との間の亀裂発生により、剥離を生じる。ま
た、ＣａＯ成分に起因する液相は耐食性にも悪影響を与
え、とくに浸食条件の厳しい操業の場合には、著しい劣
化を引き起こす。

【０００５】その対策のために、最近では、アルミナセ
メント量を減らして、超微粉アルミナ、仮焼アルミナま
たは超微粉シリカを結合材として使用した低セメントキ
ャスタブルが主流となっている。

【０００６】しかしながら、低セメントキャスタブル
は、その結合材として、耐火粘土や超微粉の凝集力を利
用したものであるため、養生後から８００〜１０００℃
の中間温度域にかけて強度が低いといった欠点がある。
また、アルミナセメントの使用量は少ないものの、溶鋼
処理等の高温の操業条件では、依然として、アルミナセ
メント中のＣａＯ成分が液相を生成して過焼結を起こし
たり、十分な耐食性を発揮できないという欠点も有して
いる。

【０００７】このような欠点を解決するために、例え
ば、特開昭６１−２２２９６０号公報に記載されている
ように、アルミナセメントを使用せずに、これに３０重
量％以下の少量のマグネシアの使用により耐食性と耐ス
ポーリング性を付与すること、及び特開平４−１９３７
７０号に記載されているように、リン酸塩を使ったもの
が提供されている。

【０００８】しかしながら、特開昭６１−２２２９６０
号公報に記載のものは、凝結材としてＭｇＯクリンカー
を用いたものであるが、使用するＭｇＯクリンカーの粒
度が１〜０．３ｍｍと比較的粗い粒度であるため、常温
硬化性と養生後の強度発現に問題がある。また、シリカ
超微粉を比較的多量に使用しているため高耐食性を得る
ことが難しい。また、特開平４−１９３７７０号公報に
は、微粉部にジルコンを使用して耐スポーリング性の改
善を図ることが開示されているものの、ＭｇＯ量が５０
重量％以上と高いためＤＨ，ＲＨ等の浸漬管やランスパ
イプのライニング材としては耐スポーリング性が不足す
る。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、Ｄ
Ｈ，ＲＨ等の浸漬管やランスパイプのライニング材とし
てのキャスタブル耐火物の欠点を解消することにあっ
て、高耐食性の維持と共にセメント中のＣａＯ成分に由
来する過焼結現象を抑制し、耐スポーリング性に優れた
キャスタブル耐火物を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明のキャスタブル耐
化物は、粒子径が０．２ｍｍ以下の粒度のマグネシアク
リンカーを１〜２０重量％と、粒子径が２０μｍ以下の
活性マグネシア０．３〜５重量％と、シリカフラワー
０．１〜１重量％と、難溶性リン酸塩を０．５〜５重量
％とを含み、残部にアルミナ質原料及び又はスピネル質
原料の耐火骨材を含有したことを特徴とする。

【００１１】本発明に使用するアルミナ質原料として
は、Ａｌ₂Ｏ₃含有量が７０重量％以上である限り特に
限定されず、電融アルミナ，焼結アルミナ，ボーキサイ
ト，バン土頁岩，合成ムライト，電融ムライト等が挙げ
られ、その中から適宜選択される。また、スピネル原料
としては焼結スピネル，電融スピネルのいずれでもよ
く、スピネル原料の組成はＭｇＯ／Ａｌ₂Ｏ₃重量比
０．５〜０．０５の範囲が好ましい。前記アルミナ質原
料とスピネル質原料の内１種または２種以上を使用す
る。アルミナ質原料、スピネル原料の粒度構成は、例え
ば２０ｍｍ〜１μｍの粒径の中から粗粒，中粒，微粒の
任意のもの、又は組合せのものが、通常の粒度調整手段
によって用いられる。

【００１２】本発明で使用する活性マグネシアは、水酸
化マグネシウムや炭酸マグネシウムを４００〜１０００
℃で焼成した活性マグと呼ばれる微粉末であって、硬化
材として使用しているもので、その反応性の高さから常
温自硬性並びに十分なる養生強度を付与することが可能
となる。活性マグネシアの粒子径が２０μｍより大きい
場合は、キャスタブルの常温自硬性が不充分となり、養
生強度不足を招くことになる。その添加量は０．３〜５
重量％がよく、０．３重量％より少ないと硬化時間延長
や強度低下を引き起こし、５重量％より多いと施工時の
作業性を著しく劣化させるため使用することができな
い。

【００１３】マグネシアクリンカーは電融品、焼結品の
いずれでもよいが、ＳｉＯ₂，ＣａＯ成分が多いと低融
物を生成し、耐食性低下と耐スポーリング性低下を引き
起こすためＭｇＯ純度の高いものが好ましい。０．２ｍ
ｍ以下に粒度調整されたマグネシアクリンカーは、１５
００℃を越える高温において、キャスタブル中のＡｌ₂
Ｏ₃成分と反応し、スピネルＭｇ０・Ａｌ₂Ｏ₃を生成
し、その際体積膨張を伴うためキャスタブルの稼働表面
に緻密な層を形成し、スラグ浸潤を抑制する。そのた
め、いわゆる構造スポーリングが抑えられ、剥離が軽減
される。０．２ｍｍより大きいマグネシアクリンカーの
場合、マグネシアクリンカー自体の熱膨張が大きく、反
対に耐スポーリング性を低下させる原因となる。その添
加量が１重量％より少ないと、上記スラグ浸潤抑制効果
が充分でなく、２０重量％より多いと、体積膨張過多に
よる亀裂の増大、マグネシアの消化に起因する亀裂が生
じ好ましくない。

【００１４】シリカフラワーは、Ｆｅ−Ｓｉ，金属Ｓｉ
を生産する際に発生する気化性シリカで、５μｍ以下の
粒子が６０重量％以上のものを使用するが、マグネシア
の消化防止と焼結性制御の点から添加量が規制される。
すなわち、０．１重量％未満ではマグネシアの消化を抑
制する効果が不充分であり、１重量％を越えると焼結が
過多となり耐スポーリング性が劣化すると同時に、耐食
性低下をきたす。

【００１５】本発明では、スピネル化反応の促進および
８００〜１０００℃の中間温度域の強度向上の達成のた
め結合材として機能する難溶性のリン酸塩を使用する。
これにより、稼働表面の高温部とキャスタブル内部との
大きな強度ギャップが解消され、亀裂，剥離の発生を防
ぐようになる。

【００１６】４０℃以下の水に対し難溶性のリン酸塩に
限定したのは、前記温度の水に対し２．５ｇ／１００ｍ
ｌ以上の溶解度をもつもの即ち、易溶性の場合にはキャ
スタブル施工時マグネシアクリンカーと反応し、作業性
を著しく悪化させるので使用できないためである。水に
不溶性あるいは難溶性のリン酸塩は特に限定されない
が、オルソリン酸塩や縮合リン酸塩基を持ち、アルミニ
ウム、マグネシウム、カルシウム、カリウム、ナトリウ
ム、リチウム等との塩を形成しているものが適用され
る。リン酸塩については１種または２種以上で使用でき
る。

【００１７】リン酸塩の添加量は、０．５重量％未満で
は、リン酸塩添加の効果が得られず、５重量％を越える
と施工時の作業性劣化，耐食性および耐スポーリング性
の劣化を招き好ましくない。

【００１８】また、残部の耐火骨材として、アルミナ原
料，スピネル原料の配合割合はいずれか一方のみか、い
ずれかの配合量が最大から最小になるように組合せて使
用できる。

【００１９】さらに、不定形耐火物における一般的な分
散剤や作業性調整剤についても、本発明のキャスタブル
耐火物として特性を阻害しない範囲での使用が可能であ
る。

【００２０】さらに、本発明においては、メタルファイ
バーあるいは有機、無機の繊維類についても本材料の作
業性、耐食性が劣化しない範囲で使用できる。

【００２１】

【作用】本発明のキャスタブル耐火物は、アルミナセメ
ントを使用していないため、高温時にセメント中のＣａ
Ｏ成分に由来する過焼結現象が抑制され、耐スポーリン
グ性が向上する。

【００２２】また、本発明のキャスタブル耐火物は、１
５００℃を越える温度においてスピネル化反応は進行す
るが、リン酸塩を添加することにより約１０００℃の低
温域から反応が開始して、これによって形成されるスピ
ネル層が厚くなり、スラグ浸潤抑制効果が大幅に向上す
る。

【００２３】

【実施例】表１と表２に示すキャスタブル耐火物を以下
の要領で製造し、比較試験を行った。

【００２４】

【表１】

【表２】同表中のキャスタブル耐火物に対して、所定の水を添加
して混練した後、４０ｍｍ×４０ｍｍ×１６０ｍｍの大
きさに鋳込み成形を行ない、２０℃で２４時間養生後、
１１０℃で２４時間乾燥後、１０００℃で３時間および
１５００℃で３時間焼成後の品質を測定した。また、熱
間曲げ強さは１１０℃乾燥後のサンプルを１０００℃で
１時間加熱後測定した。さらに、耐食性，耐スポーリン
グ性については以下のように試験した。

【００２５】耐食性試験は、サンプルを回転浸食試験炉
に内張りし、ＣａＯ／ＳｉＯ₂モル比が３の転炉スラグ
を浸食剤として、酸素プロパンバーナーで１６５０℃６
０分間加熱することを１サイクルとして６サイクル繰り
返し、溶損量を測定して、比較例１を１００とした指数
で溶損量を表示した。数値が小さいほど浸食量が少ない
ことを示す。

【００２６】耐スポーリング試験は、耐食性試験と同じ
試験法にて、１６５０℃３０分加熱と水冷１０分，空冷
５分を１サイクルとして１０サイクル繰り返した。スラ
グは、最初の２サイクルのみ投入し、残り８サイクルは
スラグ投入なしで実施した。試験終了後、サンプルを切
断し、その断面の亀裂程度により評価した。

【００２７】表１の実施例１〜９は本発明範囲にあるキ
ャスタブル耐火物の組成とその特性を示し、表２は比較
例として本発明の範囲外にあるキャスタブル耐火物の組
成とその特性を示す。

【００２８】実施例１〜９のキャスタブル耐火物は、従
来、溶鋼処理用ランスパイプに使用されていたキャスタ
ブルである比較例１に比べて、耐食性の向上と中間温度
域での強度アップと過焼結抑制を達成していることが分
かる。強度レべルの安定化により、耐スポーリング性の
向上も図れている。シリカフラワーの多い比較例２で
は、過焼結傾向が表われ耐スポーリング比較欄を見れ
ば、耐スポーリング性の劣化が認められると共に、熱間
強度，耐食性も低下している。シリカフラワーの少ない
比較例３では乾燥後マグネシアの消化により亀裂が発生
して使用できない。活性マグネシアが少ない比較例４で
は、充分な常温硬化性が得られず、反対に多量に活性マ
グネシアを使用した比較例５，６では、施工時の作業性
不良につき使用できないことが分かる。また、難溶性リ
ン酸ナトリウムについては、それを少量しか添加してい
ない比較例７では中間温度域の強度が低く、多量に添加
した比較例８では耐スポーリング性の劣化が大きいこと
が認められる。易溶性リン酸ナトリウムを使用した比較
例９では、リン酸ナトリウムとマグネシアが瞬時に反応
してしまい作業性不良となり使用できない。比較例１０
は、取鍋の内張り材として使用されているマグネシア質
材料であるが、実施例に比較して耐スポーリング性に劣
り、外張リライニング材としては問題がある。

【００２９】実施例３からなるキャスタブル耐火物を溶
鋼処理用ランスパイプに適用した結果、従来のランスパ
イプ材料である比較例１に比べて約２倍の耐用性を有
し、本発明が従来のものと比べ、各段に優れたものであ
ることがわかる。

【００３０】

【発明の効果】本発明は以下の効果を奏する。

【００３１】（１）アルミナセメントを使用していない
ため、高温時にセメント中のＣａＯ成分に由来する過焼
結現象が抑制され、耐スポーリング性が向上する。

【００３２】（２）ランスパイプを初めとする溶融金属
精練用容器や器具の外張り材に適用することによって、
従来のキャスタブルを使用する場合に比して、大幅な耐
用向上が図れ、原単位，原単価の低減並びに操業の安定
化が可能となる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者指原友幸大分県大分市大字西ノ洲１番地新日本製鐵株式会社大分製鐵所内 (72)発明者松井剛大分県大分市大字西ノ洲１番地新日本製鐵株式会社大分製鐵所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】粒子径が０．２ｍｍ以下の粒度のマグネ
シアクリンカーを１〜２０重量％と、粒子径が２０μｍ
以下の活性マグネシア０．３〜５重量％と、シリカフラ
ワー０．１〜１重量％と、難溶性リン酸塩を０．５〜５
重量％とを含み、残部にアルミナ質原料及び又はスピネ
ル質原料の耐火骨材を含有してなるキャスタブル耐火
物。